[发明专利]一种AIS台站的时频功率稳定性检测方法

摘要

本发明设计了一种AIS台站的时频功率稳定性检测方法，该方法包括：基于VSA的AIS信号的获取，检测指标的计算，数据解码与Bit定位，基于Bit位置的指标测量；本发明利用VSA矢量信号分析进行数据采集，对采集到的数据进行解码再对其进行比特定位的检测方案，降低了数据量，便于快速解码和指标计算等后续运算；对于AIS台站的通信性能的检测，特别是发射机的频率和功率稳定性检测具有重要的意义。

主权项

1.一种AIS台站的时频功率稳定性检测方法，其特征在于它包括以下步骤：①将待测台站与安装有VSA软件的频谱仪连接，利用VSA矢量信号分析获取待测台站发射的实际AIS信号，接收端接收的信号一般可表示为：其中：A(t)是时变幅度；是信号的相位信息；wc是载波角频率；②对步骤①中得到的AIS信号进行保存，并对信号进行自动频率调整，将射频信号变换为去载波后的基带信号，R(t)＝I(t)+jQ(t) (2)其中，分别为基带信号的同相和正交分量，其数值在±1之间。这样可以大大降低数据量，便于计算机的快速解码和指标计算等后续运算；由于， dBV p k = 20 × log 10 ( V p k ( t ) ) = 20 × log 10 ( I ( t ) 2 + Q ( t ) 2 ) - - - ( 3 ) ]]>所以， P o w _ d B m = 10 × log 10 ( V p k 2 ( t ) 2 × Z ) = 10 × log 10 ( I 2 ( t ) + Q 2 ( t ) 2 × Z ) - - - ( 4 ) ]]>其中，Vpk(t)为电压峰值，其单位是伏特；Z是负载阻抗；②对步骤①中得到的AIS信号进行解调处理得到AIS信号的二进制解码数据，并根据已知的AIS信息报文的结构与特点，对解调后的二进制数据进行Bit位的位置确定；并且对开始标志与结束标志间的Bit信息进行数据的再判断，得出针对AIS信号的时间-功率、时间-频率的关系；③位置确定后，计算检测指标；(1)通过计算接收信号的基带输出的“时间-功率”关系，如式(4)所示，定量的分析功率稳定性，根据公式(4)计算不同时间的功率，由时间与解码后比特的对应关系，可以计算出具体比特位上的功率；(2)通过计算接收信号的基带输出的“时间-频率”关系，定量的分析频率稳定性；“时间-频率”关系可以通过相位对时间的微分得到，其计算公式为： f r e q u e n c y ( t ) = 1 2 π d ( p h a s e ( t ) ) d t - - - ( 5 ) ]]>其中frequency、phase分别表示频率和相位；由于， t a n ( p h a s e ( t ) ) = Q ( t ) I ( t ) - - - ( 6 ) ]]>对式(5)式(6)两边分别关于时间求导数，可得： phase ′ ( t ) cos 2 ( p h a s e ( t ) ) = Q ′ ( t ) I ( t ) - I ′ ( t ) Q ( t ) I 2 ( t ) - - - ( 7 ) ]]>所以有： phase ′ ( t ) = cos 2 ( p h a s e ( t ) ) Q ′ ( t ) I ( t ) - I ′ ( t ) Q ( t ) I 2 ( t ) = I 2 ( t ) Q ′ ( t ) I ( t ) - I ′ ( t ) Q ( t ) I 2 ( t ) - - - ( 8 ) ]]>即： f r e q u e n c y ( t ) = 1 2 π phase ′ ( t ) = 1 2 π [ Q ′ ( t ) I ( t ) - I ′ ( t ) Q ( t ) ] - - - ( 9 ) ]]>其中，相位phase(t)是时间t的函数；对于时间离散信号，用差分来代替微分计算，即： f r e q u e n c y ( n ) = 1 2 π [ Q ′ ( n ) I ( n ) - I ′ ( n ) Q ( n ) ] = 1 2 π T { I ( n ) [ Q ( n ) - Q ( n - 1 ) ] - Q ( n ) [ I ( n ) - I ( n - 1 ) ] } ]]> = 1 2 π T [ Q ( n ) I ( n - 1 ) - I ( n ) Q ( n - 1 ) ] - - - ( 10 ) ]]>其中，T为采样间隔，也叫采样周期；n为采样点序号。根据公式(10)计算出具体时间上的频率，由时间和解码后比特的对应关系，可以得到具体比特位上的频率；④对步骤③中所得“时间-功率”和“时间-频率”的结果与表1、表2所示的指标要求进行比对，进而衡量所测AIS信号是否达标。